摩擦

摩擦力

科技名词定义

中文名称：

摩擦力

英文名称：

frictionalforce

定义：

当两接触构件间存在正压力时，阻止两构件进行相对运动的切向阻力。

应用学科：

机械工程（一级学科）；摩擦学（二级学科）；摩擦（三级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

百科名片

摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。广义地物体在液体

和气体中运动时也受到摩擦力。作为借喻摩擦力这个词在日常生活中也经常被用来描

述阻碍进展的力量。

目录

概述

简介

滑动摩擦力

静摩擦力

润滑

固体表面之间的摩擦力

内部摩擦

关于摩擦力的本质的几种学说

编辑本段

概述

摩擦力图示

摩擦力图示摩擦力与相互摩擦的物体有关，因此物理学中对摩擦力所做出的描述不

一般化，也不象对其它力那精确。事实上，只有在忽略摩擦力的情况下人们才能引出

力学中的基本定律。虽然如此摩擦力是世界上的一个事实。没有摩擦力的话鞋带无法

系紧，螺丝钉和钉子无法固定物体。

摩擦力内最大的区分是静摩擦力与其它摩擦力之间的区别。有人认为静摩擦力实

际上不应该算作摩擦力。其它的摩擦力都与耗散有关：它使得相互摩擦的物体的相对

速度降低，并将机械能转化为热能。

固体表面之间的摩擦力分滑动摩擦、滚动摩擦、滚压摩擦和转动摩擦。在工程技

中人们使用润滑剂来降低摩擦。假如相互摩擦的两个表面被一层液体隔离，那么它们

之间可以产生液体摩擦，假如液体的隔离不彻底的话，那么也可能产生混合摩擦。气

垫导轨是利用气体摩擦来工作的。润滑剂和气垫导轨的工作原理都是利用“用液体或

气体（即流体）摩擦来代替固体摩擦”来工作的。

假如润滑剂、液体或气体沿一个固体表面流动，其流速会受摩擦力的影响而降低。

固体表面的构造对这个摩擦力的影响比较小，最主要的是流体的横截面面积。其原因

是不仅在流体与固体的交面有摩擦力，流体内部不同的层之间也有内部摩擦，流体离

固体表面的距离不同，其流速也不同。

一个相对于一个流体运动的物体受到阻力。这个阻力与它的运动方向相反。在层

流的情况下这个阻力与它的速度成比例，在紊流中这个阻力与它的速度的平方成比例。

有时一个物体同时受到阻力和摩擦力，比如一辆汽车在运动时既受到空气的阻力也受

到其轮胎的滚动摩擦。

编辑本段

简介

摩擦力分析

摩擦力分析1)定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时。

就会在接触面上产一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。(2)物体之间产生摩

擦力必须要具备以下三个条件:

第一,物体间相互接触、挤压，发生形变，有弹力；

第二,物体接触面粗糙；

第三,物体间有相对运动趋势或相对运动。

1、摩擦力

（1）两个相互接触的物体，当它们做相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相

对运动的力，这种力叫做摩擦力。

（2）影响滑动摩擦力大小的因素：压力的大小和接触面的粗糙程度。在接触面的

粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；在压力大小相同时，接触面越粗糙，

滑动摩擦力越大。

2、摩擦分类

（1）滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，此时摩擦力的

方向与物体相对运动的方向相反。

（2）滚动摩擦：一个物体对在它表面上滚动的物体产生的摩擦，滚动摩擦比滑动

摩擦小得多。

（3）静摩擦：一个物体相对于另一个物体来说，有相对运动趋势，但没有相对运

动时产生的摩擦，它随推力的增大而增大，但不是无限地增大，当推力增大到超过最

大静摩擦时，物体就会运动起来。

3、增大有益摩擦的方法，把接触面弄粗糙些或增大压力。

减小有害摩擦的方法是：

（1）用滚动代替滑动；（因为滚动摩擦远小于滑动摩擦）

（2）把接触面做光滑些，或用油膜或气垫等把相互摩擦的物体彼此隔开。

例6、观察自行车，它在工作时，有些地方的摩擦是有益的，有些地方的摩擦是

有害的。分别举出自行车一个“有利”和“有害”摩擦的实例，并说明增大和减小摩

擦力的方法。

归纳为：

（1）“有利”摩擦：

增大摩擦的方法：增加接触面的粗糙程度；增大压力；变滚动为滑动。

（2）“有害”摩擦：

减小摩擦的方法：减少粗糙面的粗糙程度；减小压力；变滑动为滚动；使物体接

触面稍稍分离。

编辑本段

滑动摩擦力

(1)定义:

滑动摩擦力

滑动摩擦力当一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力(2)研

究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关系的实验:实验时为什么要用弹簧秤拉木块做匀速

直线运动?这是因为弹簧秤测出的是拉力大小而不是摩擦力大小。当木块做匀速直线运

动时,木块水平方向受到的拉力和木板对木块的摩擦力就是一对平衡力。根据两力平衡

的条件,拉力大小应和摩擦力大小相等。所以测出了拉力大小也就是测出了摩擦力大小。

大量实验表明,滑动摩擦力的大小只跟压力大小、接触面的粗糙程度相关。压力越大,滑

动摩擦力越大;接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

(3)滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力,不一定是阻碍物体运动的力。

即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物体运动的动力,要清楚阻碍“相对运动”是以相

互接触的物体作为参照物的。“物体运动”可能是

以其它物体作参照物的。如:实验中在木块上放一个砝码,用弹簧秤拉木块作匀速直

线运动时,砝码是由于受到木块对它的静擦力才随木块一道由静止变为运动的。具体情

况是:当木块受到拉力由静止向前运动时,砝码相对于木块要向后滑动,木块就给砝码一

个阻碍它向后滑动的摩擦力,这个摩擦力的方向是向前的。所以砝码相对于木块没有滑

动,这时的摩擦力就是静摩擦力。(4)滑动摩擦力大小与物体运动的快慢无关,与物体间

接触面积大小无关。

(5)研究实际问题时,为了简化往往采用“理想化”的做法,如某物体放在另一物体

的光滑的表面上,这“光滑”就意味着两个物体如果发生相对运动时,它们之间没有摩擦。

编辑本段

静摩擦力

若两相互接触且相互挤压，而又相对静止的物体，在外力作用下如只具有相对滑

动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，谓

之“静摩擦力”。

大小：静摩擦力根据外力而变化，但有一个最大值，叫做最大静摩擦力。最大静

摩擦力略大于滑动摩擦力。

方向：跟接触面相切，跟相对运动趋势方向相反。

编辑本段

润滑

在工程技术中人们往往通过施加润滑剂的方法来减少摩擦，研究这个问题的科学

称为摩擦学，它是机械制造的一个分科学固体摩擦。

工程中的摩擦力分析

工程中的摩擦力分析两个固体面互相摩擦。假如两个固体面的材料选择不当或它们之

间相互

施加的压力非常大的话，那么固体摩擦就会造成磨损。在不使用润滑剂或润滑剂失效

的情况下会造成固体摩擦。

混合摩擦

在润滑剂不够或运动的开始会出现混合摩擦。这时摩擦面部分地区会直接接触。

混合摩擦造成的磨损比固体摩擦要小。在长时间运行的状态下应该避免混合摩擦，但

往往在技术工程中混合摩擦被容忍。

液体摩擦

假如两个运动面之间有一层完整的润滑剂的话，那么它们之间的摩擦是液体摩擦，

两个运动面不直接接触。虽然如此通过运动面与润滑剂的分子之间的摩擦依然会有很

小的磨损。

编辑本段

固体表面之间的摩擦力

摩擦力漫画解释

固体表面之间的摩

摩擦力漫画解释擦力的来因有两个：固体表面的分子之间相互的吸引力（胶力）

和它们之间的表面粗糙所造成的互相之间的卡住。滑动摩擦

F=μ*Fn

滑动摩擦力总是比最大静摩擦力要小。它由垂直于摩擦面的压力Fn和滑动摩擦系

数μ决定，它与滑动面之间的相对速度和面积无关。摩擦系数由滑动面的物质、粗糙度

和（可能存在的）润滑剂所决定。

滚动摩擦

假如一个物体在一个平面上滚动的话，那么它会受到滚动摩擦。假如滚动的物体

与平面之间的摩擦力等于施加于该物体上的其它所有力的合力的话，那么它的运动是

一个纯的滚动运动，其中没有滑动的部分。滚动摩擦力，是物体滚动时，接触面一直

在变化着，物体所受的摩擦力。它实质上是静摩擦力。接触面愈软，形状变化愈大，

则滚动摩擦力就愈大。一般情况下，物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。在交

通运输以及机械制造工业上广泛应用滚动轴承，就是为了减少摩擦力。例如，火车的

主动轮的摩擦力是推动火车前进的动力。而被动轮所受之静摩擦则是阻碍火车前进的

滚动摩擦力。

滚压摩擦

假如滚动运动和滑动运动同时存在，那么这种混合摩擦也被称为滚压摩擦。

转动摩擦

一个球沿其垂直于一个平面的轴转动时所产生的摩擦力被称为转动摩擦，它与转

动运动的力矩T有关：

N=frac{T}{F_N}incm

编辑本段

内部摩擦

牛顿第二定律演示

牛顿第二定律演示内部摩擦是物质内部的原子或分子相互运动所造成的能量损失。由

于外

部力作用所造成的不同部位的粒子的加速度的不同可以造成（比如液体）内部的相对

运动。内部摩擦的大小与物质的粘性有关。不象固体表面的摩擦那样含糊，内部摩擦

可以通过统计力学的方式相当精确地计算出来。在力学中一般人们在计算时尽量省略

摩擦所造成的损失，在流体力学中内部摩擦是理论中的一个内在部分，它可以由奈维

尔-史托克斯方程式来计算。

流变学是研究复杂的流体（比如悬浮液或高分子化合物）的学科。在这些液体中

的内部摩擦非常复杂，线性的奈维尔-史托克斯方程式不能用来描写它了。

编辑本段

关于摩擦力的本质的几种学说

凹凸啮合说，是从15世纪至18世纪，科学家们提出的一种关于摩擦力本质的理

论。啮合说认为摩擦是由相互接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时，

接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起

部分相互碰撞，产生断裂、磨损，就形成了对运动的阻碍。

粘附说，这是继凹凸啮合说之后的一种关于摩擦力本质的理论。最早由英国学者

德萨左利厄斯于1734年提出。他认为两个表面抛得很光的金属，摩擦力会增大，可以

用两个物体的表面处分接触时，它们的分子引力将增大来解释。

上世纪以来，随着工业和技术的发展，对摩擦理论的研究进一步深入，到上世纪

中期，诞生了新的摩擦粘附论。

新的摩擦粘附论认为，两个相互接触的表面，无论做得多么光滑，从原子尺度看，

还是粗糙的，有许多微小的凸起，把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接

触，微凸起之外的部分接触面间有10^-8m或更大的间隙。这样，接触的微凸起的顶

部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如

果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限

度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，这时互相接触的两个物体之间距离

变小到分子（原子）引力发生作用的范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子

性黏合。这时，要使两个彼此接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加

一个切向力，来克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生

了摩擦。

人们通过不断试验和分析计算，发现上述两种理论提出的机理都能产生摩擦，其

中粘附理论提的机理比啮合理论更普遍。但在不同的材料上，两种机理的表现有所偏

向：金属材料，产生的摩擦以粘附作用为主；而对木材，产生的摩擦以啮合作用为主；

实际上，关于摩擦力的本质，目前尚未有定论，仍在深入讨论中。